Устройство для допускового контроля паяных соединений на печатных платах

(51) 5 С 01 К 31/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЙЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПЕЧАТНЫХПЛАТАХ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано для допусковогоконтроля паяных соединений на печатных платах, Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Принцип работы устройства заключается всравнении запомненного телевизионного сигнала, полученного при сканировании тест-образца, и сигнала, получаемого при сканировании проверяемойплаты, При несовпадении этих сигна" 2лов устройство запоминает место брака и продолжает проверку дальше, По окончании проверки устройство выдает информацию о дефектах монтажа. 8 процессе проверки оператор может следить за исследуемой платой по видеоконтрольному устройству. Устройство содержит видеоконтрольное устройство 1, телевизионную передающую камеру 2, преобразователь 3 телевизионного сигнала, блок 4 управления, пульт 5 подготовки и ввода данных, блок 6 квантования по уровню телевизионного сигнала, блок 7 выделения телевизионного кадра, формирователь 8 эоны контроля, формирователь 9 эоны подсвета, блок 10 анализа результатов контроля, ос- Е ветитель 11, координатный стол 12, привод 13, модуль 14 управления шаго- %фвыми двигателями, модуль 15 сопря- С жения, датчики-концевики 16-19, датчики 21-24 положения координатного ф стола, контролируемый объект (плату) 20, 1 ил.Изобретение относится к электронной технике и,может быть использованодля контроля качества монтажа печатных плат.Цель изобретения - повышение дос 5товерности допускового контроля паяных соединений на печатных платах.На чертеже представлена блок-схема устройства.10Устройство для допускового контроля паяных соединений на печатныхплатах содержит видеоконтрольное устройство (ВКУ) 1, телевизионную передающую камеру 2, выход которой соединен с йервым входом видеоконтрольно,го устройства и первым входом преобразователя 3 телевизионного сигнала,блок 4 управления (БУ), пульт 5подгОТОВки и ВВода данных ВхОды и 20выходы которого подключены к блоку 4управления, блок 6 квантования поуровню телевизионного сигнала, блок,7 выделения телевизионного кадра,второй вход которого соединен с вы.ходом телевизионной передающей камеры, формирователь 8 зоны контроля,первый вход которого соединен с выходом телевизионной передающей камеры 2, формирователь 9 зоны подсвета, второй вход которого соединен сс вторым выходом формирователя 8эоны контроля, а выход - с вторымвходом видеоконтрольного устройства1, блок 10 анализа результатов контроля, осветитель 11, расположенныйпод углом о к плоскости печатнойплаты с паяными соединениями выводов ИМС, координатный стол 12, привод 13 которого электрически соеди 40нен с "Х" и "У" выходами модуля 14управления щаговыми двигателями, апервый и второй входы модуля 14 управления шаговыми двигателями соединены с первым и вторым выходамимодуля 15 сопряжения, первый и второй входы и третий выход которогосоеДинены с блоком 4 управления, Датцики-концевики 16-19 положения координатного стола, входящие в состав50устройства, подключаются выходамик восьмому и четвертому входам модуля 15 сопряжения,Контролируемый Объект 20 (печатная плата с паяными соединениями выводов ИМС) расположен на поверхности координатного стопа. Датчики121"24 положения координатного столавыходами подкпючены к трегьему, пятому, шестому, седьмому входам модуля 15 сопряжения.Кроме того, вход блока 6 квантования по уровню телевизионного сигнала соединен с блоком 4 управления,а выход - с вторым входом преобраэователя 3 телевизионного сигнала, выход которого подключен к первому входу блока 10 анализа результатов контроля, второй вход которого подключен к второму выходу блока 7 выделения телевизионного кадра, первый вход которого. подключен к блоку 4 управления, а первый выход подключен на первый вход формирователя 9 зоны под" света, второй вход формирователя 8 зоны контроля подключен к блоку 4 управления, а первый выход соединен с третьим входом блока 1 О анализа результатов контроля, выход которого соединен с блоком 4 управления.Блок 4 управления, входящий в состав предлагаемого устройства, предназначен для обеспечения управления и обмена информацией междуЭВМ, входящей В состав блока управления, и модулями 5, 6, 7, 8, 1 О и 15, входящими В состав устройства. Кроме того, блок управления обеспечивает обработку поступающей иэ перечисленных модулей информации, индикацию результатов конгроля и управление печатающим устройством.Устройство работает в следующих режимах; режим подготовки исходных данных для контроля паяных соединений на печатных платах; режим допускового контроля паяных соединений на печатных платах.В режиме подготовки исходных данных для контроля паяных соединений печатную плату с паяными соединениями (объект контроля).условно делят на фрагменты, размеры которых пропорциональны размеру телевизионного растра передающей телевизионной камеры.Необходимая разрешающая способность при контроле паяных соединений достигается применением в составе передающей телевизионной камеры оптической системы с необходимым коэффициентом увеличения. Координаты Выбранных для контроля фрагментов топологии контролируемого объекта паяных соединений и последовательность проведения контроля определяются оператором устройства по эталонномуобъекту при подготовке исходных данных для контроля. В качестве эталонного объекта выбирается тест-образец печатной платы с паяными соединениями выводов ИМС без дефектов.Координаты и размеры фрагментов и зон контроля для белого (паяные соединения) и черного полей телевизионного иэображения топологии объекта выбираются с учетом допусков на их изготовление и погрешностей оптико- телевизионной системы устройства и устанавливаются оператором по изоб-. ражению тест-образца на экране ВКУ.; Выбранные оператором координаты зон контроля для каждого из фрагментов телевизионного изображения топологии контролируемого объекта заносятся в память БУ,При таком режиме работы оператор устанавливает тест-образец на координатный стол 12 в положение, при котором поверхность печатной платы параллельна сигнальной пластине видикона, а выводы НМС перпендикуляр" ны или параллельны линиям строчной развертки видикона. Такая ориентация тест-образца, а затем и контролируемого объекта обеспечивает исклю"цение дополнительной погрешности, ,возникающей при произвольной ориентации контролируемого объекта относительно сигнальной пластины видикона и линией его строчной развертки.Затем с, учетом размеров фрагментдв контроля А и В оператор с помощьюпульта 5 подготовки и ввода данных и клавиатуры дисплея устанавливает режим работы устройства, задавая при этом шаг перемещения. координатного стола, последовательность выборки на тест-образце фрагментов для получения исходных данных для контроля. По команде "Пуск", поступающей. с БУ 4 через модуль 15 сопряжения на модуль 14 управления щаговыми двигателями, который управляет ШД "У", 13, координатный стол перемещается в исходное состояние, определяемое конст рукцией координатного стола (исходное состояние обеспечивается за счет введения в конструкцию координатного стола датчиков 23 и 24 исходного сос тояния, сигнал с которых поступает в модуль 14 управления шаговыми двигателями), Так как в момент включения устройства координатный стол может находиться в любом положении,.то для обеспечения выхода стола в своеисходное состояние реверсирование:концевых выключателей 16-19.По команде оператора, подаваемойс пульта 5 подготовки и ввода данных,через БУ 4, в модуль 15 сопряжениязаносятся. координаты первого выбранного.для контроля фрагмента тест-образца, и с помощью модуля. управленияшаговыми двигателями координатный,стол перемещается в заданном направлении,. Сигналы с Фотодатчиков 21 и22, регистрирующих число выполненныхроторами. шаговых двигателей шагов(по координатам Х и 7), поступают вмодуль 15 сопряжения, где сравнивают 2 р ся фактические координаты первогофрагмента с заданными координатамипервого Фрагмента тест-образца. Присовпадении фактических и заданныхкоординат первого Фрагмента тест-.образца модуль 14 управления шаговымидвигателями прекращает работу шаговых двигателей ШД "Х" 13 и ШД "У"13. При этом первый фрагмент контроля тест-образца с помощью осветителя11 проецируется на сигнальную пластину. передающей телевизионной камеры,видеосигнал с которой поступает напервый вход ВКУ 1,Кроме того, телевизионный сигналпередающей телевизионной камеры 2 иимпульсы синхронизации .(ССИ и КСИ)поступают одновременно на преобразователь 3 телевизионного сигнала, формирователь 8, зоны контроля, блок 7выделения телевизионного кадра.аоЗатем оператор с помощью пультаподготовки и ввода данных обеспечивает формирование зон контроля набелых (паяные соединения) и черных45 полях (поверхность печатной платы)телевизионного изображения топологиифрагмента с учетом допусков на размеры заданных элементов топологииконтролируемого объекта,Формирование зон контроля операторобеспечивает с помощью пульта подготовки и ввода данных через БУ, приэтом управляющие сигналы поступаютна формирователь 8 зоны контроля, спомощью которого формируется размер(границы) зоны контроля, Визуализация процесса выбора границ контроляна экране ВКУ 1 обеспечивается Формирователем 9 зоны подсвета. Пеоемеще 7 1539694ние границ зон контроля по координатам Х, Х и У, У при выборе размеров зон контроля осуществляется дискретно и наблюдается оператором на экране ВКУ 1.5При установке местоположения и. размеров контролируемой зоны на экране ВКУ 1 оператор командой. в БУ 4 с пульта подготовки и ввода данных заносит координаты границ выбранной зоны контроля в память БУ, Координаты границ всех контролируемых зон 1 а черном и белом поле Фрагмента топологии тест-образца формируют. в памяти БУ 4 массив данных, имеющий15 в своем составе: порядковый номер Фрагмента, порядковый номер контролируемой зоны в фрагменте и координаты зоны контроля, определяющие ее положение на фрагменте и геометрические размеры. Такой массив данных обеспечивает полное описание топало" гии фрагмента тест-образца, цля получения исходных данных о,топологии следующего фрагмента тест-образца оператор с пульта подготовки и вво" да данных вводит координаты фрагмента через БУ 4 в модуль 15 сопряжения. При этом координатный стол перемещается на заданный фрагмент, сохраняя исходную ориентацию тест-образца от" нвсительно плоскости видикона и линий строчной развертки.Затем оператор устройства с помощью пульта подготовки и ввода дан- З 5 ных обеспечивает формирование зон контроля для второго Фрагмента топологии тест-образца.Получение, исходных данных для всех 40 последующих Фрагментов тест-образца осуществляется аналогицно получению исходных данных для первого и второго фрагментов тест-образца.Таким образом, обеспечивается фор"45 мирование исходных данных для допускового контроля полных соединений на, печатных платах.При работе устройства в режиме допускового контроля осуществляется контроль черного и белого поля телевизионного изображения топологии объекта с учетом координат и размеров зон контроля фрагментов, занесенных в память БУ при получении исходных данных на тест-образце. При этом на координатный стол устройства устанавливается объект контроля, ориентациякоторого выполняется аналогично ориентации тест-образца при полученииисходных данных с координатами фрагментов и зонах контроля. Затем оокоманде оператора с пульта подготовки и ввода данных Через БУ 4 осуществляется запуск системы в режим автоматического допускового контроля паяных соединений на печатных платах.При этом по команде с БУ 4 через модуль 15 сопряжения запускается схемауправления щаговыми двигателями, вхо"дящими в состав модуля 14, и контроль-.ный стол перемещается в исходное по-.ложение, определяющее начальную точку отсчета координат для всех последующих перемещений координатного стола при контроле объекта.При выходе координатного стола висходное положение сигнал с фотодатчиков 23 и 24 через модуль 15 сопряжения поступает в БУ 4 и подтверждает выход координатного стола в исходное положение. Из массива исходныхданных блока управления (БУ 4) выбираются координаты первого фрагмента,заносятся в модуль 15 сопряжения, ис помощью модуля управления щаговымидвигателями координатный стол обеспечивает перемещение объекта контроля,при котором первый фрагмент объектаконтроля устанавливается в соответствии с заданными координатами,1Контроль правильности выполнения команды о перемещении объекта контра" ля на заданный фрагмент осуществляется по сигналам с фотодатциков 21 и 22, регистрирующих число выполненных шаговыми двигателями шагов (по координатам Х и У). Эти сигналы поступают в модуль 15 сопряжения, где сравниваются фактические и заданНые координаты. первого фрагмента, При совпадении фактических и заданных координат первого фрагмента модуль управления шаговыми двигателями прекращает работу шаговых двигателей ШД "Х" 13 и ШД "7" 13 и выдает сигнал в БУ 4,При этом обеспечивается ориентация контролируемого объекта таким образом, что его первый контролируемый фрагмент проецируется с помощью осветителя 11 на .сигнальную пластину видикона телевизионной передающей камеры, видеосигнал с которой поступает на вход ВКУ 1, на преобразователь 3 телевизионного сигнала, формирователь 8 зоны контроля и блок 7 выделения153969 40 9телевизионного кадра. Затем с блокаБУ 4 в блок квантования по уровнютелевизионного сигнала поступает ко"манда, переводящая схему квантованияв режим контроля белого поля топологии Фрагмента (паяных соединений),Блоком управления БУ 4 из массиваданных, описывающих топологию тест"образца, выбираются координаты первойзоны контроля, расположенной на белом 10поле контролируемого Фрагмента, и заносятся в Формирователь зоны 8 контроля, одновременно блок управления(БУ 4) подает команду на блок 7 выделения телевизионного кадра, длявыделения телевизионного кадра, завремя которого будет осуществлятьсяконтроль зоны.Сигналы, поступающие с формирователя 8 зоны контроля, с блока 7 выделения телевизионного кадра, с преобразователя 3 телевизионного сигнала, на блок 10 анализа результатов контроля, обеспечивают такой режим работыблока 10, при котором полученный те"25левизионный сигнал сравнивается поуровню с телевизионным сигналом, соответствующим уровню белого поля внутри первой контролируемой зоны, Анализрезультатов выполняется за время теле-З 0визионного кадра.Бсли уровень телевизионного сигнала в каждой строке телевизионногоизображения первой контролируемойзоны соответствует уровню белого поля, блок 10 анализа результатов контроля вырабатывает сигнал "Норма", который поступает в БУ, и устройствопереходит к контролю следующих зонпервого фрагмента,В случае наличия в телевизионномсигнале, характеризующем первую зону,сигнала с уровнем, соответствующимуровню черного поля (дефект пайки),устройство автоматически с помощью 45блока 10 анализа результатов контроля формирует сигнал "Брак", которыйпоступает в БУ 4,При этом в ОЗУ БУ 4 заносятсякоординаты и номер фрагмента, координаты и номер контролируемой зоны(номер паяного соединения) с дефектом.В случае необходимости на печатающем устройстве проводится документирование результатов контроля или вы"вод информации на экран дисплея Кроме того, для визуальной оценки дефек"та паяного соединения на экране ВКУ 1 Овозможно прерывание работы устройст" ва сигналом "Брак". При этом с помощью Формирователя зоны подсвета на экране ВКУ обеспечивается индициро-. вание границ зоны контроля с дефектом, и оператор визуально оценивает дефект паяного соединения.После контроля первой белой зоны первого фрагмента (первого паяного соединения первого Фрагмента) устройство переходит к контролю последующих белых зон фрагмента. По окончании контроля всех белых зон первого фрагмента по команде .с БУ 4 блок б квантования по уровню телевизионного сигнала переходит в режим контроля зон черного поля топологии первого фрагмента. Контроль эон черного поля топологии фрагмента осуществляется аналогично контролю зон белого поля топологии первого фрагмента. При этом в блоке, 1 О анализа результатов контроля в каждой из зон контроля производится сравнение по уровню полученного теле" визионного сигнала с телевизионным сигналом, уровень которого соответствует уровню черного поля.По окончании контроля всех эон объекта контроля (белого и черного полей топологии фрагмента контролируемого-объекта) с БУ. 4 в модуль 15 сопряжения заносятся координаты следующего фрагмента, и координатный стол перемещает объект контроля для контроля следующего фрагмента.Допусковый контроль топологии второго и последующих фрагментов осуществляют аналогично контролю первого фрагмента. После контроля по зонам . всех фрагментов контролируемого объек" та по команде с БУ 4 координатный стол возвращается в исходное состояние, и процесс допускового контроля топологии объекта считается завершенным. Формула изобретенияУстройство для допускового контроля паяных соединений на печатных платах, содержащее видеоконтрольное уст" ройство, телевизионную передающую камеру, выход которой соединен с первым входом видеоконтрольного устройства и первым входом преобразователя телевизионного сигнала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него дополнительно введены механически связанные между собой осветитель и коор12 Составитель А.ИгнатовТехред М.Ходаннч Корректор Э.Лончакова Редактор Н,Киштулинец Заказ 216 Тираж 547 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,101 1 15396 динатный стол, причем оптическая ось осветителя. ориентирована под углом ь(. к плоскости координатного стола, блок. управления, пульт подготовки и ввода данных,. входы и выходы которого подключены к блоку управления, блок квантования по уровню телевизионного сигнала, блок выделения телевизионного кадра, второй вход которого соединен с выходом телевизионной передающей камеры, Формирователь зоны контроля, первый вход которого соединен с выходом телевизионной передающей камеры, Формирователь зоны подсвета, второй вход которого соединен с вторым выходом Формирователя,эоны контроля, а выход - с вторым входом видеоконтрольного устройства, блок анализа результатов контроля, привод координатного стола электрически соединен с выходами модуля управления шаговыми двигателями привода стола, а первый и второй входы модуля управления шаговыми двигателями через первый и второй выходы модуля сопряжения соединены с блоком1 управления, датчиками положения идатчиками-концевиками координатногостола, причем вход блока квантованияпо уровню телевизионного сигнала соединен с выходом блока управления, авыход - с вторым входом преобразователя телевизионного сигнала, выходкоторого подключен к первому входублока анализа результата контроля,третий вход которого подключен к первому выходу Формирователя зоны контроля, выход подключен к входу блокауправления, а второй вход - к второму выходу блока выделения телевизионного кадра, первый выход которогоподключен к первому входу Формирователя зоны подсвета, первый вход преобразователя телевизионного сигналасоединен с выходом телевизионной передающей камеры, второй вход формирователя зоны контроля соединен свыходом блока управления, с входомкоторого соединен выход модуля сопряжения, первый вход блока выделениятелевизионного сигнала соединен свыходом блока управления